Universidad de Costa Rica

7. Preparación de disoluciones


Guía de experimentos de Química General

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Objetivos


Identificar el equipo necesario para la preparación de diferentes tipos de disoluciones en el laboratorio.

Aprender a preparar disoluciones de distintas sustancias en el laboratorio.

Aprender a calcular la concentración de las sustancias en una disolución.

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Introducción


Las disoluciones, también llamadas mezclas homogéneas, están constituidas por dos partes: el soluto, que es la sustancia o sustancias que se encuentran en menor cantidad, y el disolvente, sustancia que se presenta en mayor cantidad. Estas mezclas tienen una apariencia homogénea y se caracterizan por poseer una composición variable. Esto significa que su identidad no depende de la cantidad de componentes que formen la mezcla. Por ejemplo, un fresco de limón puede contener diferentes cantidades de zumo, y distintas cantidades de azúcar, pero seguirá siendo un fresco de limón sin importar las cantidades que lo componen. Otro ejemplo son los tipos de acero, pues este es una mezcla cuyos componentes principales son el hierro y el carbón, los cuales se funden para mezclarlos, y se dejan enfriar para que adopten su forma sólida. Dependiendo de los fines del acero, al material fundido se le pueden agregar otras cantidades pequeñas de metales como níquel, cobre, vanadio o titanio, para obtener un material más duro, más flexible o más resistente a la corrosión. Sin embargo, a pesar de que su composición no es definida, siempre es acero.

Como se indica en los ejemplos anteriores, las disoluciones pueden presentarse en cualquier fase, ser líquidas, sólidas o gaseosas, como el aire. Este último es una mezcla de oxígeno, nitrógeno y otros componentes en menor cantidad, pero no en todos los lugares tiene la misma composición. El aire de ciudad está más contaminado que el de una zona rural montañosa; por lo tanto, su composición es diferente.

En algunas ocasiones una reacción química puede conducir a la formación de un producto en disolución.

Existen dos tipos de disoluciones, las exactas y las aproximadas. La preparación de una disolución exacta, o de concentración conocida, debe hacerse con los instrumentos volumétricos más precisos, como pipetas, buretas y balones aforados. Además, los solutos deben ser sustancias estables, de alta pureza y no higroscópicas (que no absorben humedad del ambiente). Se usan también balanzas analíticas, ya que se pueden medir masas con una mayor cantidad de decimales. Con estos datos se puede calcular la concentración de la disolución preparada y además se puede determinar el error introducido por el instrumental.

Cuando se preparan disoluciones aproximadas, no es necesario usar instrumentos volumétricos tan precisos, ni balanzas analíticas, ya que no se requiere conocer el valor exacto de la concentración de la disolución; la cual se expresa en mol/L, y se le conoce con el término de molaridad; sin embargo, existen otras formas de expresar la concentración como molaridad, fracción en masa, fracción molar; aspectos que usted ya ha estudiado en el curso de teoría, y que estudiará en un curso más avanzado. También, se pueden preparar disoluciones diluidas, que, como su nombre lo indica, tienen una concentración menor que la disolución inicial.

En la vida cotidiana, la mayoría de bebidas, comidas preparadas, productos de limpieza, medicamentos y materiales, pertenecen al grupo de las disoluciones, por lo que destacamos la importancia de reconocerlas y diferenciarlas de las sustancias puras. Por lo tanto, en esta práctica se espera que el estudiante aprenda las principales características de las mezclas homogéneas, su preparación y aplicación de cálculos para determinar las concentraciones.

Trabajo previo

-Calcule los miligramos de vitamina C y de sodio presentes en el paquete de refresco que debe llevar al laboratorio.

-Calcule la concentración de vitamina C y de sodio, si el refresco se prepara siguiendo las indicaciones descritas en el empaque del producto.

Procedimiento


Materiales

Un paquete de refresco en polvo que contenga vitamina C y sodio, lana de hierro y HCl 6 mol/L.

Equipo

Un beaker 150 mL, balón aforado de 100 mL, probetas de 50 mL y de 100 mL, balanza.


A) Preparación de una disolución de FeCl3 0,1 mol/L

En un beaker de 150 mL se pesa aproximadamente 0,56 gramos de lana de hierro. Se agregan 35 mL de HCl 6 mol/L. La mezcla se agita de forma constante hasta que se disuelva el hierro; en caso de que no se disuelva, debe calentarse. Una vez fría la disolución, se trasvasa por completo a un balón aforado de 100 mL y se llena con agua destilada hasta la marca de aforo. La disolución preparada se deposita en un recipiente dispuesto para tal efecto. En este procedimiento se debe tener cuidado con los gases que se desprenden (hidrógeno). Finalmente, realice los cálculos que corroboren la concentración final de hierro en la disolución. ¿Cuál es la concentración del FeCl3 que se formó? ¿Indique con cuántas cifras significativas se debe reportar la concentración de hierro y de cloruro de hierro? Justifique su respuesta.

B) Preparación de 100 mL de una disolución de vitamina C y sodio

Prepare una disolución de vitamina C cuya concentración final sea de 5,0 x 10-4 mol/L. Para ello, coloque 50 mL de agua en un beaker de 150 mL.

En su libreta, calcule la masa de refresco que debe disolver en el agua para obtener la concentración deseada. Una vez obtenido el resultado, mida la masa correspondiente. Coloque el polvo en el agua, agite hasta que se disuelva completamente; trasvase toda la mezcla a una probeta y agregue agua hasta la marca de 100 mL. Calcule la concentración final de sodio en la disolución. Indique con cuántas cifras significativas se debe reportar la concentración de sodio y de vitamina C. Justifique su respuesta.

C) Preparación de una disolución diluida de vitamina C y sodio

En una probeta de 100 mL coloque 20 mL de la disolución de refresco preparada en el procedimiento B. Agregue agua hasta llegar a la marca de 100 mL. Calcule las concentraciones de sodio y vitamina C en esta disolución, e indique con cuántas cifras significativas se debe reportar la concentración de sodio y de vitamina C. Justifique su respuesta.

Bibliografía


Brown, T.; LeMay, H.; Bursten, B. y Murphy, J. Química, la ciencia central. México, D.F.: Pearson-Prentice Hall, 2014.

Elaborado por Juan Pablo Ramírez y Mariela Araya.